提高MIMO系統(tǒng)容量的功率分配與編碼方法的研究.pdf

1、如何在帶寬和功率都受限的條件下，提高無線通信系統(tǒng)的信道容量，實現(xiàn)高速、可靠的信息傳輸是目前無線通信領域中最重要的研究課題之一。運用功率分配和空時編碼技術可以在MIMO系統(tǒng)中提高頻譜效率、改善系統(tǒng)性能。功率分配通過動態(tài)匹配信道衰落特性來提高信道容量；空時編碼技術將編碼矩陣構造與天線分集技術相結(jié)合，為無線傳輸提供了分集增益和編碼增益，并且能夠提供遠高于傳統(tǒng)單天線系統(tǒng)的頻帶利用率，為解決無線信道的傳輸問題提供了新的解決途徑。 圍繞功率

2、分配和空時編碼技術問題，本文系統(tǒng)闡述了無線移動信道的衰落特性、MIMO系統(tǒng)的信道模型、信道容量公式的推導、空時編碼的基本原理以及平坦哀落信道下的空時編碼設計準則。分析了兩種典型功率分配算法：平均分配和注水分配。研究了相干檢測空時編碼：空時網(wǎng)格碼(STTC)、分層空時碼(LSTC)、空時分組碼(STBC)；和非相干檢測空時編碼：酉空時碼(USTC)和差分空時碼(DSTC)。本文對這兩類空時編碼的編譯碼原理、特點和性能進行了分析和仿真比較，

3、并以空時分組碼為例，分析了最優(yōu)功率分配時空時分組碼的性能。從有效性和可靠性折中的角度，本文還對混合編碼思想進行了研究，分析了半正交代數(shù)空時碼(SAST)的編譯碼方法，進行了性能仿真。為了在頻率選擇性衰落信道中應用空時編碼，本文又研究了空時編碼與正交頻分復用技術(OFDM)的結(jié)合原理，并結(jié)合具體編碼進行了性能仿真，驗證了STC-OFDM系統(tǒng)克服多徑干擾的能力。 在分析研究前人成果的基礎上，本文也提出了作者的兩個新思想。一是提出了一

4、種簡單的、在發(fā)射端不知道信道狀態(tài)信息情況下，提高MIMO系統(tǒng)容量的功率分配算法，該方法基于黃金分割原理，隨機選擇發(fā)射天線并平均分配功率，仿真結(jié)果表明在低信噪比時，其性能優(yōu)于一般的功率平均分配方法。二是提出了一種改進的分層結(jié)構的空時編碼(ECLST)。這種空時編碼結(jié)合了LSTC和STBC的特點，通過嵌入校驗元使接收端進行分層干擾抑制，用QR分解方法實現(xiàn)解碼。仿真結(jié)果表明這種改進的空時編碼具有高于STBC的頻譜效率，并且抗干擾性能優(yōu)于LST